真实海水浸泡下FRP筋与海水海砂混凝土的粘结耐久性

在真实海水环境浸泡下对FRP筋与海水海砂混凝土（SWSSC）的界面粘结耐久性能进行了试验研究.试验变量包括FRP筋种类（GFRP筋、BFRP筋和SFCB筋）和浸泡时间（30 d、90 d、180 d和270 d）,通过中心拉拔试验对3种筋与SWSSC的界面粘结性能退化进行了对比分析;基于试验数据,对实际服役环境下3种筋的长期极限粘结强度退化进行了预测.结果表明：受海水长期浸泡和不同FRP筋制造工艺差异的影响,GFRP筋表面肋的磨损程度比BFRP筋和SFCB筋的小;BFRP筋和SFCB筋的粘结应力-滑移曲线的残余段波动逐渐减小;BFRP筋和SFCB筋的极限粘结强度退化快于GFRP筋.根据预测结果,给出了海洋环境、室外环境及室内环境下3种筋在设计服役年限所对应的极限粘结强度退化值.     

FRP筋的特点及其在土木工程中的应用

钢筋锈蚀一直是影响土木工程结构耐久性的一大不利因素.FRP具有耐腐蚀、抗拉强度高、抗剪强度低、比重小以及弹性模量低等特点,可代替普通钢筋以克服锈蚀的影响.目前国内外已对FRP进行了较多的材料特性与结构性能研究,并已将FRP成功地应用于桥梁、水工建筑物、海港码头以及加固工程等.文章主要介绍FRP筋的特点及有关FRP筋在土木工程中的应用情况.     

FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁受弯性能

根据FRP筋和钢筋的本构模型,提出了FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁2种名义配筋率和3种破坏模式的概念,并给出了3种破坏模式的判别条件.利用正截面受弯承载力计算基本假定和截面受力平衡条件,推导了FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土适筋梁正截面受弯承载力建议计算公式.设计制作了5根不同FRP筋和钢筋配筋面积比的混合配筋混凝土梁进行静力抗弯试验,并结合相关试验数据分析表明,适筋梁正截面受弯承载力建议公式计算值与试验实测值吻合较好,可供工程设计参考;建议在对承载能力要求较高而挠度控制较低的情况下使用混合配筋混凝土梁以充分利用材料的强度;合理控制混合配筋梁的配筋率及FRP筋和钢筋的配筋面积比,其延性性能满足设计要求.     

真实海水环境下海水海砂混凝土内FRP筋性能退化研究

为得到真实海水环境下海水海砂混凝土（SWSSC）内纤维增强复合材料（FRP）筋的性能退化规律,在真实海水浸泡下对SWSSC内的玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）筋和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋的拉伸性能退化进行了试验研究,同时,用扫描电子显微镜（SEM）对两种筋材进行了微观观察.试验参数包括筋材种类（BFRP筋和GFRP筋）、腐蚀龄期（30 d、50 d、60 d和90 d）,测试性能为不同腐蚀龄期下两种筋材的拉伸强度和弹性模量.另外,对试验所处海域年平均相对湿度下SWSSC内的BFRP筋拉伸强度保留率进行了预测.结果表明：SWSSC内BFRP筋拉伸强度退化速度快于GFRP筋,两种筋材弹性模量无明显退化;SWSSC内的BFRP筋和GFRP筋,其拉伸强度退化主要是由树脂的水解或纤维-树脂界面性能退化引起.通过预测,在海南省海口市真实海水环境下,SWSSC内的BFRP筋拉伸强度保留率在50年后的预测值为75.6%（环境相对湿度为82%）.     

FRP筋在混凝土腐蚀环境中的应用研究

为了研究FRP筋在混凝土腐蚀环境中的应用,从FRP筋材料力学性能出发,通过与钢筋性能的对比,对FRP筋的抗拉强度、弹性模量以及应力应变关系进行了总结,同时分别分析了FRP筋在水分、温度变化以及碱性环境中其力学性能的变化,并通过构造内力平衡关系对FRP筋混凝土构件在腐蚀环境中的承载力进行了研究。研究表明:FRP筋应力应变关系呈线弹性变化,没有明显的屈服台阶,其抗拉强度比钢筋要大,但是弹性模量较小;当其应用于混凝土结构中时,可以提高结构的抗弯承载力,但在腐蚀环境中工作时,FRP筋的力学性能会发生变化,有效受拉面积也会削减,最终影响了结构的整体抗弯承载力,因此在计算腐蚀环境中FRP筋混凝土构件的抗弯承载力时需要考虑承载力的折减。     

FRP筋混凝土梁受力性能

依据两组共7根FRP筋混凝土梁在两点竖向加载的试验结果,对FRP筋混凝土梁的受力过程、承载力、挠度和裂缝宽度等进行分析。比较不同类型FRP筋的受力特点和破坏机理,总结出FRP筋混凝土梁的相关设计建议。     

基于BP神经网络的FRP筋与混凝土界面黏结强度预测

纤维筋增强混凝土材料的界面黏结强度是评价其力学性能的重要指标之一.基于现有文献中的试验数据,建立了292组FRP筋混凝土拉拔试验的数据库,利用人工神经网络对FRP筋与混凝土之间的黏结强度进行预测.数据库被随机分成两个数据集,其中242组数据用于训练,50组数据用于仿真预测.利用反向传播算法训练了一个3层人工神经网络模型...     

FRP筋预应力混凝土梁抗弯性能研究进展

FRP筋预应力混凝土结构已成为国内外工程领域研究的重点，文章分别介绍了国内外体内有粘结、体内无粘结和体外无粘结FRP筋预应力混凝土梁抗弯性能研究的主要成果，并对今后拟开展的研究工作提出了建议。     

多因素影响下的混凝土结构耐久寿命预测方法

将影响混凝土结构耐久性的因素分为程度型指标和速度型指标,在对构件外观状况、裂缝宽度、钢筋锈蚀和承载力衰减进行耐久性评判的基础上,计算结构的耐久性劣化程度和劣化速度,提出一种混凝土结构耐久寿命预测方法.经实例计算表明,该方法计算过程简单,具有一定的工程推广意义.     

恶劣环境条件下的FRP加固混凝土柱耐久性研究综述

纤维增强复合材料（FRP）近年来已被广泛应用于混凝土结构的补强加固中,其耐久性越来越多的被工程应用人员所关注。在过去的几十年中,FRP加固混凝土柱在结构修复和民用建筑抗震加固中的应用得到了广泛的研究,获得了较多有益的结论。然而,尽管FRP加固混凝土是设计和安全评估中的一个重要问题,但关于暴露在恶劣环境条件下的FRP约束混凝土耐久性的研究结果仍然不足。本文从FRP片材和FRP加固混凝土复合结构两个方面对其在恶劣环境条件下的研究进展进行了总结,以期提高人们对FRP加固混凝土柱耐久性的认识。研究表明：FRP片材具有较高的耐久性,可以用于在各种侵蚀环境中加固混凝土结构;FRP加固混凝土柱使用FRP片材加固后其力学性能显著提高,并且在侵蚀环境中的耐久性也得到了较好的改善。     

纤维聚合物筋混凝土梁正截面性能的研究

试验研究表明,纤维聚合物筋混凝土梁荷载挠度曲线以截面初裂为界限点分为两个线性阶段.正截面开裂前,荷载挠度曲线基本为线性,截面刚度较大;正截面开裂时,裂缝先在纯弯段出现,荷载挠度曲线出现转折点.随着荷载增加,纯弯段正裂缝发展,剪跨段斜裂缝产生并向梁的受压区加荷点扩展,梁的刚度较截面开裂前减少,荷载挠度曲线基本为线性直到梁破坏.在试验研究的基础上,探讨了纤维聚合物筋混凝土梁的非线性全过程数值分析方法,用计算机模拟了试验梁的跨中弯矩-挠度关系曲线,并用试验数据进行了验证.     

FRP加固混凝土受弯构件分析

通过对混凝土结构加固后受力性能的分析,考虑二次受力问题,对纤维增强材料(FRP)加固混凝土梁进行了全过程分析;并研究了相关参数对FRP加固混凝土梁性能的影响.在此基础上,提出了一种简单、适用的极限抗弯承载力计算方法,并将具体实例的计算结果与典型的实验结果进行了对比,获得较为满意的结果,表明了该方法的准确性与合理性,对工程应用有一定参考价值.     

纤维布与混凝土间的粘结耐久性试验研究

设计制作了纤维布与混凝土间双剪粘结试件 2 7个 ,正拉粘结试件 5 4个 .在分别完成pH值为 4和 12的酸、碱介质中的 0～ 2 5 0 0h加速腐蚀后 ,进行了静力单调荷载下的双剪试验和正拉试验 .在试验结果对比分析的基础上 ,研究了酸碱环境下纤维布与混凝土之间的剪切和正拉粘结强度随时间变化的规律 .研究表明 ,酸性介质对粘结强度的影响较明显一些 ;相对于正拉粘结强度 ,腐蚀介质对剪切粘结强度的影响较为显著 .在本试验条件下 ,试验中采用的复合纤维布与混凝土之间的粘结具有足够的耐酸碱腐蚀能力 ,可以满足混凝土结构的修复和补强加固要求 .     

海洋环境下混凝土方桩使用寿命预测模型

基于Fick第二定律,建立了考虑扩散系数时变性、荷载对扩散系数影响和氯离子结合能力的氯离子扩散方程;通过求解扩散方程得到考虑多因素影响的混凝土方桩使用寿命预测模型;并分析了桩的保护层厚度、裂缝控制宽度、表面氯离子浓度和临界氯离子浓度等因素对桩的使用寿命的影响.分析结果表明:得到的氯离子扩散方程与实测数据吻合较好;对于设计使用寿命为50年的混凝土方桩,保护层厚度应大于45mm,桩身裂缝宽度不宜大于0.1mm.     

恒幅循环荷载作用下FRP加固桥梁疲劳寿命预测

在线性渐进叠加假定的基础上,理论推导了三点弯曲荷载下FRP加固桥梁应力强度因子的计算公式,并结合FRP加固桥梁疲劳裂纹扩展试验,分析了FRP加固梁裂纹的扩展行为,验证了裂缝口张开位移CMOD的经验公式可用于计算标准三点弯曲梁的裂缝口张开位移,进而计算断裂模型中梁的临界有效裂缝长度.利用线弹性断裂力学中应力强度因子对疲劳裂纹扩展进行定量描述,进而对FRP加固桥梁的疲劳寿命进行预估算研究.     

CFRP筋混凝土梁受弯承载能力有限元分析

碳纤维筋在混凝土结构中的研究及应用是目前土木工程领域研究的热点。根据FRP筋的力学特性,结合钢筋混凝土受弯构件的基本理论．应用ADINA软件对碳纤维筋（CFRP）混凝土梁简支弯曲试验进行非线性有限元分析,给出有关设计及应用的建议。     

氯离子侵蚀钢筋混凝土管桩的使用寿命预测

基于氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀机理,将钢筋混凝土管桩的使用寿命分为2个阶段,锈蚀初始阶段和裂缝扩展阶段.依据Fick第二定律和Faraday定律,分别建立了氯离子在钢筋混凝土管桩中的扩散方程和氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀模型,通过确定临界氯离子浓度和钢筋临界锈蚀深度,分别对锈蚀初始阶段时间和裂缝扩展阶段时间进行了预测.并在此基础上,进一步分析了表面氯离子浓度、扩散系数、保护层厚度、钢筋直径、体积膨胀率以及抗拉强度与弹性模量的比值等因素对钢筋混凝土管桩使用寿命的影响.分析结果表明,随着表面氯离子浓度、扩散系数、钢筋直径和体积膨胀率的增大,管桩的使用寿命减小;随着保护层厚度和抗拉强度与弹性模量的比值的增大,管桩的使用寿命增大.     

外贴FRP加固钢筋混凝土梁用量显式设计方法

对外贴FRP（纤维增强复合材料）加固钢筋混凝土梁抗弯极限承载力的求解问题，ACI440F规范及我国CECS146：2003规程都给出了相应的求解公式，但均为验算形式．这在面向设计，即计算给定目标承载力下的FRP用量时，并不方便．针对矩形截面形式，通过引入原构件配筋特征参数和FRP配筋特征参数，推导出量纲-形式的弯矩增量与参数之间的关系表达式，并给出显式求解FRP用量的计算方法．在此基础上，进一步通过定义截面形状系数，将这一显式求解方法推广至T形及更为一般性的截面形式．